易而通EFT-CS电动自行车有刷控制器,额定电压有24V、36V、48V等,额定功率有250W 、300W、500W、800W等。采用常开触点低电平刹车方式。调速电压适应大多数霍尔集成电路手把的高电平输出,输出电压范围为1V~4.2V.控制器内设限流和欠压保护。图1是EFT-CS控制器电路图,具体参数为:额定电压为36V,额定功率为250W ,限流动作阈值16A±1A,欠压阈值为31.5±0.5V。

1.工作原理

        36V蓄电池电压经电阻430Ω/2W限流降压后,由7812稳压为12V,给控制集成电路IC2(LM339)供电。同时,12V电压经78L06稳压为6V,再经二极管降压0.6V,在C2两端输出5.4V电压,作为控制电路的基准电压。
        1.振荡电路:由IC2b组成自激励振荡电路。在R13、C5参与下形成锯齿波送入PWM比较器IC2a反相输入端⑧脚,其④脚输出脉宽受同相输入电压控制的脉宽调制波。
        2.速度调节:调速电路由IC2a和霍尔集成调速器IC1等构成。若转动调速器,霍尔调速器③脚输出电压在1V~4.2V变化,经R4送至脉冲宽度调制器IC2a⑨脚,该电压越高,④脚输出的高电平也越高,VT1导通程度越强,VT2截止,VT3、VT4的导通程度也越强,电动机M获得的运转电流也越大,转速也就相应增高。
        3.减速/刹车;刹车开关S2、S3并联可以减少因开关接触不良而导致刹车失控的可能性。当S2、S3接通时,VD5导通,将1C2a⑨脚电压下拉至0.6V ,IC2a 14脚输出脉宽近似为0V,驱动管VT1截止,开关管VT3、VT4截止,电动机M断电失去动力。同时,与S2、S3联动的机械刹车系统动作,使电动自行车迅速停车。
        4. 限速巡行:电动自行车启动行驶后,无论调在任何速度,只要接通巡行开关S1,LM339⑨脚电压便被分压至接近额定值的1/2,使电动自行车减速在限定速度范围内行驶。
        5.过流保护:IC2D组成过流比较器,电动机运行电流由R19取样,正常运行时,额定电流约7A,当电动机出现短路性故障或S2、S3未接通时,电动机电流增大,当电流增至16A以上时,R19压降增加,因IC2c的同相输入端有5V基准电压约0.157V,因此16A大电流使IC2c 10脚电压高于11脚,13脚输出低电平,将PWM比较器IC2a⑨脚电压拉向近似0V,切断输出脉冲,VT3、VT4截止,电动机失电,从而保护蓄电池和电动机。当因大电流冲击电路运行时,电动机被关断,R19中无电流通过,压降为0V,此地因IC2c 11脚电压的存在使IC2c立即翻转,输出高电平。由于IC2c 动作时的低电平已使C6电荷放完,所以IC2c翻转后重新充电。其充电过程使IC2a⑨脚低电平被延时,过流保护动作时间被延长,即使C6充满电后重新启动电动机,若过流现象仍存在,仍将再次保护。C6的存在使过流状态通电时间短于保护断电时间,使电动机、蓄电池免受重复的大电流冲击。按图1中元件参数计算,C6充电时间约为10ms。R18、C8为低通滤波器,脉冲调速电路中输出信号为PWM脉冲,除基波外含有大量高次谐波。当高次谐波的峰值达到IC2c 11脚内的门限电压值时,可引起IC2c误动作。R18、C8的作用,是将瞬间取样电压峰值滤除,只有取样脉冲持续时间超过1.8ms的脉冲信号才会使IC2c动作,避免过度保护频繁动作,影响正常骑行。
       6.欠压保护:IC2d构成电池欠压保护,R6、R7对蓄电池电压分压取样。当蓄电池电压在32V以上时,IC2d⑤脚电压高于5V,④脚接入稳定的5V基准电压,②脚输出高电平,使VD4截止,对IC2a无影响。当电池电压降为31.5V时,⑤脚电压低于④脚时IC2d输出低电平使VD4导通,将IC2a⑨脚电压下拉,关断电动机。为了使欠压动作阈值达到31.5V±0.5V的精度,需根据5V稳压器(78L06和二极管压降)输出电压精密选配R6.R7的阻值和设定欠压动作点。维修中更换5V稳压器后,需重新调整R7的阻值(78系列5V,6V稳压器有10).25V的误差)。由于C7的延时和R14的反馈作用,电源电压持续低于额定电压的85%时才起控。同样,由于C7的滞延作用和R14的反馈锁定作用( 即②脚的低电平经R14将⑤脚拉低,使⑤脚锁定在低电平),整个电路将被锁定,不能再启动电动机(即使因电动机的停转,电池电压有所回升,也因达不到相当充足的电压值而不能再启动),从而有效地保护电池,即具备电压滞缓自锁比较功能。
        图1中VD6在VT3、VT4被关断时起续流保护作用,为反峰电压提供续流通路。使VT3、VT4在被关断时,电动机的感性反电动势和电刷的电火花不致损坏场效应管VT3、VT4。另外,VD4主要起隔离作用,使IC2c3脚低电平不影响IC2d②脚电平。
2.故障检修
        故障现象1:电动机不能启动,旋转调速器也无反应。分析检修:首先用万用表电压挡测得调速器输出端③脚在转动转把时没有1V~4.2V调速电压输出。测量霍尔集成电路IC①脚无5V电压输入。测78L06①脚无6V电压输出,③脚无12V电压输入;测量7812的③脚有30V左右电压值表明7812损坏。更换7812后,其①脚能输出12V电压,电动机能够启动且转速可调,控制器恢复正常。
        故障现象2:电动机不能启动,调速器输出电压正常。分析检修:首先,用万用表测量调速器有IV~4.2V调速电压输出,而电动机不能启动,可能原因有:脉冲宽度调制器IC2a损坏;驱动管VT1.VT2击穿;功率管VT3,VT4短路等。考虑到两只功率管同时断路的可能性很小,因此先测量IC2a⑨脚的电压,发现能随着调速器的转动而变化,且14脚也能输出相应的电压值,证明脉冲宽度调制器IC2a无问题。测量驱动管VTI集电极电压为12V ,发射极为0V,无论怎么转动调速器也是如此,表明驱动管VTI可能开路。断开电源,测量VT1,发现其基极与发射极间正反阻值都为无穷大。将VTI更换后,电动机能正常启动。
       故障现象3:电动自行车行驶过程中,刹车不能减速。分析检修:这种故障现象有可能功率管VT3或VT4中击穿短路,使功率管相当于全导通状态,不受驱动管VT1、调制器IC2a.调速器刹车限速等电路的控制。首先转动调速器,电动机转速能受调速器的控制,表明两只功率管无短路现象,调制器IC2a也无问题;按下限速开关S1能限速巡行,但按下刹车开关S2、S3电动自行车无论如何都不能降速刹车。用万用表测量,发现二极管VD5正反向电阻值都为无穷大,已经短路,造成按下刹车开关S2或S3时,不能使IC2a⑨脚与地构成回路,导致刹车降压时IC2a⑨脚电压不能下降,所以电动自行车速度不能下降,将VD5更换后,控制其恢复正常。